智能工業快速發展，工業機器人的出現，很大程度上幫助人類減少了勞動力。賽靈思系列芯片正以燎原之勢席卷整個行業，有著不可小覷的影響。為此，電子發燒友《機器人技術特刊》誠邀賽靈思探討FPGA在機器人中的運用。





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　　賽靈思ISM（工業、科學、醫療）高級技術營銷經理羅霖

　　機器人作為工業4.0時代的重頭戲，各大廠商紛紛進軍布局市場，然而在智能方面上存在些許欠缺。對此，羅霖先生表示，智能化將成為機器人發展的重要方向。機器人將會具有更多的傳感器，比如視覺、觸覺、距離等，具備感知周圍環境的能力；機器人將實現更先進的算法，比如物體識別、立體視覺、神經網絡等，具備一定的人工智能；機器人將會變得更加容易使用，通過觀察和學習人的動作，來完成示教。智能化給機器人的處理性能帶來了挑戰，需要更高性能的處理器來實現這些功能，同時也需要滿足成本、功耗和開發效率等方面的要求。

　　Xilinx推出FPGA系列芯片 競爭優勢明顯

　　關于賽靈思的FPGA芯片在市場的競爭優勢，羅霖是這樣說的，我們的優勢在于器件的性價比、質量、可靠性和第三方方案的支持。還有平臺化，在同一系列里我們提供從低端到中端到高端的器件供客戶選擇，使得客戶可以統一硬件平臺，降低研發和維護成本。

　　此外，Xilinx率先推出的集成FPGA的SoC，包括Zynq和Zynq MPSoC，幫助客戶提供系統集成度，增加差異化，提升產品競爭力。還有工具的創新也是非常重要的一環，Xilinx陸續推出HLx， SDSoC等高層次的開發工具，以及第三方軟件OpenCV， Halcon等的支持，幫助客戶降低開發難度，提升開發效率。

　　FPGA在機器人上的應用

　　FPGA以及帶有FPGA的SoC芯片在機器人上得到了廣泛的應用。主要用途包括：

　　1）伺服驅動，高性能的伺服驅動需要高帶寬的電流環，以及靈活的速度環和位置環，這方面帶有FPGA的SoC芯片比如Zynq是一個很好的選擇，另外，用FPGA可以用單芯片實現多軸控制以及工業以太網包括EtherCAT， Powerlink和Profinet等；

　　2）控制器，利用Zynq及其Zynq MPSoC，可以運行實時操作系統，Linux + Xenomai，Vxwork， QNX等，實現EtherCAT， Powerlink主站，運行高性能運動控制庫，IEC61131-1的軟PLC，HMI以及機器視覺算法，從而打造高性價比的機器人控制器；

　　3）機器視覺，利用FPGA或帶有FPGA的SoC芯片可以打造高性能、小尺寸和低功耗的工業相機和智能相機，使機器人具備一定的智能；

　　4）功能安全，通過高可靠性和多通道冗余以及雙核Lock-step等技術，以及通過TUV SUD認證的開發工具和流程，可以提供機器人的功能安全等級，防止或減輕對操作人員的傷害。

　　關于賽靈思在FPGA領域接下來的發展策略，羅霖說到，賽靈思將通過擴展全可編程平臺的功能，產品覆蓋面以及工具的優化讓更多的創新者實現基于可編程平臺的開發。像賽靈思最新宣布的Spartan 7系列，給低端客戶以更好的性價比，更好的I/O密度。同時，羅霖表示他們的工具會向系統級、高層次發展，支持更多的庫，擴大FPGA的用戶群。

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